Цветовое зрение амфипод Chaetogammarus olivii H. Milne Edwards, 1830 в условиях острого светового воздействия

В. А. Гринцов1, *, А. В. Кузнецов1, 2, С. Н. Железнова1, В. И. Рябушко1

1 ФГБУН ФИЦ «Институт биологии южных морей им. А. О. Ковалевского РАН», Севастополь, Россия

2 Севастопольский государственный университет, Севастополь, Россия

* e-mail: vgrintsov@gmail.com

Аннотация

Световое загрязнение урбанизированных промышленных районов приводит к нарушению биологических ритмов у животных. В прибрежной зоне искусственный свет проникает даже на дно. Изучение цветового зрения морских беспозвоночных расширяет наше представление о восприятии животными сигналов из окружающей среды и полезно при проектировании городских ландшафтов с искусственным освещением. Амфиподы распространены в морях и пресных водоемах, а также частично на суше. Некоторые представители обитают в полосе прибоя, что привело к развитию у них специфических сенсорных систем, так как воздух иначе пропускает свет и звук, чем вода. Мы изучали цветовое восприятие у беспозвоночных, живущих возле уреза воды. Бокоплавов Chaetogammarus olivii H. Milne Edwards, 1830 помещали в длинный узкий канал, часть которого была закрыта от прямых солнечных лучей. Несмотря на активное перемещение по каналу, C. olivii предпочитали оставаться в тени, где самцы создавали плотные скопления, а самки с яйцами чаще держались порознь. Эксперименты выявили сходную реакцию амфипод на цветные светодиоды и лазерные источники света. Животные избегали интенсивного белого , синего и фиолетового света, в меньшей степени зеленого , не реагировали на красный, при этом убегали от источников света в полной темноте. Световые импульсы длительностью 1 с и с паузой 1 с не оказывали воздействия на C. olivii в отличие от случайных вспышек света, что по частотным характеристикам может соответствовать слабому прибою. Предполагается, что фоторецепция синего и фиолетового света позволяет обитателям прибрежной зоны быстро определять свое местонахождение в воде или на воздухе. Современное световое загрязнение способно дезориентировать животных в темноте, что может негативно сказаться на эко логической ситуации в зоне заплеска.

Ключевые слова

Amphipoda, цветовое зрение, опсины, световой смог, поведение

Благодарности

Выражаем благодарность М. И. Силакову за привлечение внимания к теме светового загрязнения, А. В. Пирковой, Е. В. Лисицкой и Р. Г. Геворгизу за обсуждение рукописи, а также проф. И. В. Довгалю и Prof. Randy Nelson за полезные советы. Работа выполнена в рамках государственного задания ФИЦ ИнБЮМ по темам: «Закономерности формирования и антропогенная трансформация биоразнообразия и биоресурсов Азово-Черноморского бассейна и других районов Мирового океана» (№ гос. регистрации 118020890074-2) и «Исследование механизмов управления продукционными процессами в биотехнологических комплексах с целью разработки научных основ получения биологически активных веществ и технических продуктов морского генезиса» (№ гос. регистрации 121030300149-0).

Для цитирования

Цветовое зрение амфипод Chaetoga mmarus olivii H. Milne Edwards, 1830 в условиях острого светового воздействия / В. А. Гринцов [и др.] // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2022. № 4. EDN XVLNPZ. С. 104–116. doi:10.22449/2413-5577-2022-4-104-116

Grintsov, V.A., Kuznetsov, A.V., Zheleznova, S.N. and Ryabushko, V.I., 2022. Colour Vision of the Amphipod Chaetogammarus olivia H. Milne Edwards, 1830 under Acute Light Exposure. Ecological Safety of Coastal and Shelf Zones of Sea, (4), pp. 104–116. doi:10.22449/2413-5577-2022-4-104-116

DOI

10.22449/2413-5577-2022-4-104-116

Список литературы

  1. Yasukouchi A., Ishibashi K. Non-visual effects of the color temperature of fluorescent lamps on physiological aspects in humans // Journal of Physiological Anthropology and Applied Human Science. 2005. Vol. 24, iss. 1. Р. 41–43. doi:10.2114/jpa.24.41
  2. Non-visual effects of light on melatonin, alertness and cognitive performance: can blue-enriched light keep us alert? / S. L. Chellappa [et al.] // PLoS One. 2011. Vol. 6, iss. 1. e16429. doi:10.1371/journal.pone.0016429
  3. Changing color and intensity of LED lighting across the day impacts on circadian melatonin rhythms and sleep in healthy men / O. Stefani [et al.] // Journal of Pineal Research. 2021. Vol. 70, iss. 3. e12714. doi:10.1111/jpi.12714
  4. Xiao H., Cai H., Li X. Non-visual effects of indoor light environment on humans: A review // Physiology and Behavior. 2021. Vol. 228. 113195. doi:10.1016/j.physbeh.2020.113195
  5. Influence of light at night on murine anxiety- and depressive-like responses / L. K. Fonken [et al.] // Behavioral Brain Research. 2009. Vol. 205, iss. 2. Р. 349–354. doi:10.1016/j.bbr.2009.07.001
  6. White and Amber Light at Night Disrupt Sleep Physiology in Birds / A. E. Aulsebrook [et al.] // Current Biology. 2020. Vol. 30, iss. 18. 3657–3663.e5. doi:10.1016/j.cub.2020.06.085
  7. Artificial nighttime lighting impacts visual ecology links between flowers, pollinators and predators / E. S. Briolat [et al.] // Nature Communications. 2021. Vol. 12. 4163. doi:10.1038/s41467-021-24394-0
  8. Forsburg Z. R., Guzman A., Gabor C. R. Artificial light at night (ALAN) affects the stress physiology but not the behavior or growth of Rana berlandieri and Bufo valliceps // Environmental Pollution. 2021. Vol. 277. 116775. doi:10.1016/j.envpol.2021.116775
  9. Tsujimura T. Mechanistic insights into the evolution of the differential expression of tandemly arrayed cone opsin genes in zebrafish // Development, Growth & Differentiation. 2020. Vol. 62, iss. 7–8. Р. 465–475. doi:10.1111/dgd.12690
  10. Baden T. Circuit mechanisms for colour vision in zebrafish // Current Biology. 2021. Vol. 31, iss. 12. Р. R807–R820. doi:10.1016/j.cub.2021.04.053
  11. Henze M. J., Oakley T. H. The dynamic evolutionary history of pancrustacean eyes and opsins // Integrative and Comparative Biology. 2015. Vol. 55, iss. 5. Р. 830 –842. doi:10.1093/icb/icv100
  12. Unique system of photoreceptors in sea urchin tube feet / E. M. Ullrich-Lüter [et al.] // Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA. 2011. Vol. 108, iss. 20. Р. 8367–8372. doi:10.1073/pnas.1018495108
  13. High opsin diversity in a non-visual infaunal brittle star / J. Delroisse [et al.] // BMC Genomics. 2014. Vol. 15. 1035. doi:10.1186/1471-2164-15-1035
  14. Опсины гребневика Mnemiopsis leidyi и сеть белок -белковых взаимодействий / Е. В. Сергеева [и др.] // Актуальные вопросы биологической физики и химии. 2022. Т. 7, № 2. С. 222–229. EDN WLEC ID.
  15. Karaman G. G. Genus Echinogammarus Stebbing, 1899. The Amphipoda of the Mediterranean. Monaco : Musée océanographique, 1982. Р. 271 –282. (Memoires de l’Institut oceanographique. ; iss. 13).
  16. Макаров Ю. Н. Фауна Украины. Т. 26 : Высшие ракообразные. Вып. 1–2 : Десятиногие ракообразные. Киев : Наукова думка, 2004. 430 с.
  17. The diversity of opsins in Lake Baikal amphipods (Amphipod a: Gammaridae) / P. Drozdova [et al.] // BMC Ecology and Evolution. 2021. Vol. 21, 81. doi:10.1186/s12862-021-01806-9
  18. The Toxicogenome of Hyalella azteca: A model for sediment ecotoxicology and evolutionary toxicology / H. C. Poynton [et al.] // Environmental Science and Technology. 2018. Vol. 52, iss. 10. Р. 6009–6022. doi:10.1021/acs.est.8b00837
  19. Karaman G. G. Genus Eriopisa Stebbing, 1890. The Amphipoda of the Mediterranean. Monaco : Musée océanographique, 1982. Р. 291 –293. (Memoires de l’Institut oceanographique. ; iss. 13).
  20. Thurston M. H., Bett B. J. Eyelessness in marine gammaridean Amphipoda (Crustacea): geographical, bathymetric and taxonomic considerations // Journal of Natural History. 1993. Vol. 27, iss. 4. Р. 861–881. doi:10.1080/00222939300770531
  21. Fong D. W. Morphological evolution of the amphipod Gammarus minus in caves: quantitative genetic analysis // The American Midland Naturalist. 1989. Vol. 121, iss. 2. Р. 361–378. doi:10.2307/2426041
  22. Drozdova P. B., Saranchina A. E., Timofeyev M. A. Spectral sensitivity of the visual system of endemic Baikal amphipods // Limnology and Freshwater Biology. 2020. Iss. 4. Р. 781–782. doi:10.31951/2658-3518-2020-A-4-781
  23. Metazoan opsin evolution reveals a simple route to animal vision / R. Feuda [et al.] // Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA. 2012. Vol. 109, iss. 46. Р. 18868–18872. doi:10.1073/pnas.1204609109
  24. Analysis of the genetically tractable crustacean Parhyale hawaiensis reveals the organisation of a sensory system for low-resolution vision / A. P. Ramos [et al.] // BMC Biology. 2019. Vol. 17, iss. 1. 67. doi:10.1186/s12915-019-0676-y
  25. The American lobster genome reveals insights on longevity, neural, and immune adaptations / J. M. Polinski [et al.] // Science Advances. 2021. Vol. 7, iss. 26. eabe8290. doi:10.1126/sciadv.abe8290
  26. Genomic organization, evolution, and expression of photoprotein and opsin genes in Mnemiopsis leidyi: a new view of ctenophore photocytes / C. E. Schnitzler [et al.] // BMC Biology. 2012.Vol.. 10. 107. doi:10.1186/1741-7007-10-107
  27. Trichoplax genomes reveal profound admixture and suggest stable wild populations without bisexual reproduction / K. Kamm [et al.] // Scientific Reports. 2018. Vol. 8, iss. 1. 11168. doi:10.1038/s41598-018-29400-y
  28. Присваивание функций опсинам трихоплаксов Trichoplax adhaerens и Trichoplax sp. H2 / И. С . Хавронюк [и др.] // Актуальные вопросы биологической физики и химии. 2021. Т. 6, № 4. С. 686–694. EDN XOMTIS.
  29. Hubel D. H., Wiesel T. N. Brain mechanisms of vision // Scientific American. 1979. Vol. 241, iss. 3. Р. 150–162. doi:10.1038/scientificamerican0979-150
  30. Visual opsin diversity in sharks and rays / N. S. Hart [et al.] // Molecular Biology and Evolution. 2020. Vol. 37, iss. 3. Р. 811–827. doi:10.1093/molbev/msz269
  31. Fernald R. D. Casting a genetic light on the evolution of eyes // Science. 2006. Vol. 313, iss. 5795. P. 1914–1918. doi:10.1126/science.1127889

Текст статьи

Русскоязычная версия (PDF)

Англоязычная версия (PDF)